頸椎弓根螺釘置釘技術研究進展

李洋，劉金龍，毛廣平

（南京大學醫學院臨床學院，南京軍區南京總醫院骨科，江蘇 南京 210002）

目前臨床頸椎后路手術內固定方法主要分為鉤棒系統和釘棒系統。釘棒系統主要又包含側塊螺釘系統和椎弓根螺釘系統。自1994年Abumi等[1]首次報道頸椎椎弓根螺釘置釘技術以來，十余年的基礎研究及臨床應用經驗證實，頸椎經椎弓根螺釘內固定較其它方法具有更優異的生物力學性能，在維持軸向旋轉、屈伸穩定性方面有明顯優勢，可以三維矯正畸形和椎體不穩，恢復、維持正常的椎間高度和生理曲度[2～5]。Jones的頸椎椎弓根螺釘和側塊螺釘拔出力量對照試驗顯示前者是后者的2倍，滿意的臨床應用效果[2～8]使其具有廣泛的適應證[6～8]。但由于頸椎椎弓根直徑較小，個體差異、局部解剖變異和其毗鄰關系復雜，其內側為頸髓，外側為椎動脈，上、下均為神經根，螺釘的置入具有很大的風險性[9～10]，因此該技術的臨床應用受到限制。其關鍵在于螺釘的置入必須經過三維空間的唯一一個正確通道[11]，為此國內外學者們對頸椎椎弓根螺釘的置入技術做了大量的基礎與臨床應用研究，本文對國內外研究成果、頸椎弓根螺釘置入技術進行總結，綜述其現狀與進展。

1 手法置釘

是依據骨骼的一般解剖特點，主要以后方小關節、側塊外緣、椎板表面等為參照物，或建立坐標，或直接尋找、探查來確定椎弓根位置和角度的進釘方法。

1.1 目測定點定向置釘方法

1.1.1 Abumi法[1，6]C3-C7進釘點為下關節突下緣下方2 mm、側塊外緣向內約5 mm處為進釘點，磨鉆磨除皮質骨，顯露椎弓根的入口，小頭刮匙刮除部分松質骨后探針探測椎弓根髓腔，插入定位針，內傾角根據術前CT片測量確定，然后透視正側位確定和校正進釘點與方向，擰入螺釘。螺釘擰入方向一般為椎體矢狀面外展 25°～45°，C5-C7與上終板平行，C4釘尖端略向頭側傾斜，C3較 C4再略向頭側傾斜。Abumi等[1]對180例患者實施頸椎椎弓根螺釘，共置釘699枚，術后CT顯示有45枚螺釘（6.7%）穿透椎弓根，其中1例損傷椎動脈，2例引起神經癥狀，椎弓根命中率為93.3%。

1.1.2 Ebraheim法[12]于置釘椎的上一椎節左右下關節突下緣連橫線，再于相鄰椎體側塊外緣連縱線，進釘點為橫線下1.6～2.6 mm；縱線內約4.5～6.4 mm處；進釘方向在水平面上與側塊表面呈90°～100°、矢狀面上與側塊表面呈 53°～94°夾角。該法實驗和臨床置釘相關報道少，國內實驗報道置釘準確率只有29.1%，失誤率較高，其原因考慮用弧面的側塊表面作為目測參照面易產生誤差，另外還與我們黃種人骨骼尺寸較小相關[13]。

1.1.3 王東來法[14]以關節突背面中點為原點建立平面直角坐標系，進釘點為C3-C6在外上象限的中點，C7在Y軸上，上關節面下緣略下方；進釘方向為C3-C6與矢狀面呈 40°-45°夾角，C7與矢狀面呈30°～40°夾角，平行相應節段椎體上終板。王東來等[14]臨床應用19例患者，無神經根、脊髓及椎動脈損傷。

1.1.4 吳戰勇法[15]吳戰勇等[15]將關節突背面畫三條垂線分關節突為四等份，進釘點在C3-C5為外1/3垂線上，距上位椎節下關節突下緣3 mm處，C6-C7在中垂線上距上位椎節下關節突下緣2 mm處；進釘方向與椎體矢狀面夾角C3-C5為 40°，C6-C7為 35°，與椎體水平面夾角（水平面為0°，以上為正，以下為負）C3-C4、C5、C6-C7分別為-5°、0°、5°；他們應用的17例患者中椎弓根內置釘有3枚螺釘位置不準確，1枚螺釘部分斜入上位椎間盤，1枚進釘點偏下，部分進入椎間孔內，1枚螺釘損傷椎動脈。

1.1.5 孫宇法[16]于上關節突關節面最低點下方3 mm處為進釘點，方向為與椎體矢狀面C3-C5呈45°、C6-C7呈35°夾角，與椎體水平面的夾角（水平面為0°，以上為正，以下為負）C3-C7分別為-9°、0°、8°、15°、13°。該法臨床未見應用報道。

1.1.6 Jeanneret法[8]Jeanneret等[8]將進釘點定位為側塊中部，距上關節面下緣3 mm，進釘角度根據術前CT掃描及術中影像確定。據作者本人報道，33枚螺釘中有10枚造成部分椎弓根皮質穿破。

目測定點定向置釘方法簡單、方便、快捷，對手術條件要求不高，但需要依賴較豐富的解剖和臨床經驗，手術風險較高。在應用于退變、增生較重的老年患者時，因側塊外緣、上下關節突下緣模糊不清，判斷有時困難，加之術中X線為二維平片，在進釘點和角度的判斷上有時容易產生誤差，尤其在下頸椎的C6、C7，甚至有些過于短頸患者的C5，透照時被肩部遮擋而無法影像確認定位針位置時，易造成進釘失誤。

1.2 椎弓根尋找法

1.2.1 椎板部分切除椎弓根探查法[17]

該法將所需固定節段椎板部分切除開孔，直接探查尋找椎弓根位置或顯露椎弓根，直視下置入椎弓根螺釘。Miller等[17]分別使用傳統Abumi法置釘38枚和椎板部分切除椎弓根探查法置釘40枚，術后影像學和解剖標本驗證結果顯示Abumi法置釘椎弓根皮質穿出率為47.37%，而椎板部分切除椎弓根探查法為25%，表明后者的椎弓根穿破率較前者低，安全性提高，但仍有較高的椎弓根皮質穿破率。Abumi[18]認為椎板打開后脊髓直接暴露，容易損傷脊髓，并且椎板切除后會造成椎弓根內側壁結構薄弱，置入螺釘時容易造成椎弓根內側壁骨折，螺釘向內側偏移。

1.2.2 “鑰匙孔式”開窗椎弓根探查法[19]

該法在擬固定椎與相鄰椎椎板之間開窗，大小以能容納神經剝離器進入即可，用神經剝離器探查確認椎弓根的內側緣和上、下緣，根據Abumi法確定進釘點，磨鉆磨除進釘點骨皮質，利用尖錐從此處旋轉輕輕推入，尖錐方向與矢狀面夾角在 C3-C6為 40°～45°、C7為30°～40°，水平面上尖錐方向應盡量與椎體的上終板保持平行，操作同時目測椎弓根內側緣、上下緣的神經剝離器所在方向，確保尖錐方向始終在椎弓根中央，進入深度約2～2.5 cm，用探針探查周壁有無穿破，置入定位針，經C型臂X線機透視無誤后，置入合適螺釘。該法報道其置釘準確率為93.26%。

1.3 管道疏通法

1.3.1 Karaikovic法[20]

該法以外側椎動脈溝、下關節突、C2內側椎弓根皮質和C7橫突為骨性參照標志。椎弓根進釘點：C3-C4為下關節突外1/3，C5為下關節外或中內1/3，C6位于關節突內1/3，C7多數椎弓根位于橫突下。確定進釘點后，以椎弓根內側壁皮質骨作為進釘的安全引導標志。用咬骨鉗和骨鑿去除入口外層皮質骨，再用一小刮匙緊貼椎弓根內側壁旋轉刮除椎弓根內松質骨，直視下顯露椎弓根管，然后用一小探針深入管內確定路徑。根據其報道對10具尸體的120個椎弓根螺釘置入，其中7個椎弓根因管腔過于狹窄或管腔封閉無法置釘，94枚螺釘準確置入（83.2%）；11枚螺釘輕微穿出椎弓根皮質（9.7%）；8枚螺釘嚴重穿出椎弓根皮質骨（7.1%）。

1.3.2 譚明生法[21]先在側塊背面上1/2，確定一個約5 mm×9 mm的橢圓孔（橢圓孔位于椎弓根軸線與側塊背面皮質骨交點和椎弓根管口內側緣起點平行矢狀面的延長線與側塊背面皮質骨交點之間）作為進釘區域，用咬骨鉗或磨鉆磨去骨皮質，刮匙刮除松質骨直至椎板內層皮質，沿椎弓根軸線方向，旋轉刮除松質骨到達椎弓根管口，再以直徑2 mm刮匙刮除椎弓根管內松質骨，直視下顯露椎弓根根管，然后將克氏針置入椎弓根根管內，C型臂X線機透視確認，按導針方向擴孔、置釘。譚明生等[21]報道的32例患者，96枚螺釘中有5枚穿破椎弓根，準確率為94.8%，其中4枚穿破皮質骨在1.0 mm以內，未造成周圍組織損傷，1枚螺釘穿破椎弓根皮質大于1.5 mm，出現一過性神經根刺激癥狀。

椎弓根尋找法置釘操作較傳統的目測定點定向法直觀，可減少個體形態學變異的影響，減小依靠解剖結構目測進釘時的盲目性和風險性，在同時需要做椎板切除椎管減壓時較為方便。但操作過程中的探查、尋找可能引起周圍靜脈叢的出血和延長手術時間。雖然探查、尋找椎弓根，但Abumi等[1]傳統目測置釘操作法的要點、嫻熟解剖知識和影像透照確認仍然是該法手術成功與順利的基礎與保障。

2 器械輔助置釘法

是通過特制工具、器械裝置，或應用工業儀器、設備等輔助定位、導向置釘。

2.1 頸椎三維定位器置釘法[22]三維定位器是依據頸椎椎弓根解剖特點特制的定位器械。使用時需參照置釘椎體節段1：1椎弓根CT影像，用游標卡尺、角度測量儀精確測量影像相關解剖數據，通過器械上的螺旋和角度弧的調節將數據輸入定位器中。手術時把已輸入患者相關解剖數據的三維定位器卡放在下關節突下緣中點上，則三維定位器的瞄準器所指向位置即為椎弓根的空間位置，經瞄準器鉆孔后插入克氏針，透視確認后置釘。有學者報道置釘90枚，椎弓內置釘率90%，椎弓根穿破率10%；其中造成神經根損傷2枚，占2.22%；椎動脈損傷1枚，占1.11%，無脊髓損傷[23]。

2.2 手持式頸椎椎弓根置釘瞄準器[24，25]

該法是一種能三維調節角度的手持式置釘裝置，利用圖形矢量化軟件快速處理術前軸位CT圖和45°斜位X線片，推導出椎弓根術前影像學數據與瞄準器鉆套調整角的關系公式并于該裝置上調整鉆套角度，精確確定進釘點、置入角度、螺釘直徑與長度。根據何彬等[24，25]報道，共置釘 46 枚，42 枚位置正確，準確率91%。

2.3 電傳導裝置法[26，27]

電傳導裝置器械由鉆頭和手柄組成，中空的手柄內裝有電路板，電路板中含有每秒5次的彩色閃光二極管，可反饋探測信息，同時可與標準的EMG連接成為一個神經刺激器。椎弓根鉆孔時通過監控電阻變化和肌肉收縮而確定孔道是否偏出椎弓根。根據其報道試驗置釘30枚，椎弓根皮質穿破率為11.1%[26.27]。

2.4 計算機輔助導航模板法[28]

該法利用逆向工程原理和快速成型技術，采用患者CT數據，通過三維重建軟件建立三維模型，并尋找椎弓根最佳進釘通道，提取數據后，建立與椎骨后部解剖形態一致的模板，將椎骨和定位模板通過激光快速成型技術生產出實物模板，手術時通過定位模板與患者椎骨后部結構吻合而尋找椎弓根位置，經導航孔進行頸椎椎弓根的定位、置釘。根據其報道從C2-C7共置釘88枚，其中有14枚螺釘輕微穿破皮質（＜2 mm），只有1枚螺釘穿破皮質＞2 mm[28]。

2.5 快速成型模塊置釘法[29]

通過患者CT掃描數據，利用反求技術，經過材料的精確堆積，制造仿真頸椎模型，然后在頸椎模型上尋找最佳頸椎椎弓根進釘點和方向，電鉆打孔，克氏針插入孔中，石膏圍繞克氏針周圍堆積，待石膏充分硬結，拔出克氏針，分離模塊，則模塊上的克氏針孔即為患者術中相應椎弓根進釘位置。手術時將消毒好的模塊貼附在患者相應椎骨后方，確認吻合嚴密后由導航孔（原克氏針孔）克氏針鉆孔15 mm，插入克氏針透視確認位置無誤后依據模型上測量的長度擰入相應尺寸螺釘。該法作者本人臨床初步應用7例患者，頸椎置釘24枚，其準確率100%。

器械輔助置釘法是手法置釘法和高科技的計算機三維導航置釘法之間的一個過渡與補充，它較徒手置釘經驗方面依賴少，容易掌握，準確率較高。但頸椎三維定位器置釘法對術前的影像攝片和測量要求較高，手持式頸椎椎弓根置釘瞄準器法操作過程中仍容易產生誤差，而電傳導裝置法的手術時間較長，進釘點仍須依靠解剖結構目測確定。

計算機輔助導航模板法和快速成型模塊置釘法均利用患者CT影像數據經計算機處理快速成型制作高精度模型后通過模板、模塊定位導向置釘，通過術前模型的制作，能夠更加精準地掌握骨骼的解剖特點、損傷程度、畸形移位等，有利于術前手術方案的計劃，較其它置釘法更加直觀、容易掌握，進一步提高了置釘準確率和安全性，降低了手術風險。

3 影像學輔助置釘方法

術中通過影像設備透照而獲得患者椎弓根解剖位置關系，為置釘導向、導航。

3.1 術中C型臂X線機透視導航[30]

該法術中通過定位針由連續拍攝的X線片，或透視引導下確定進釘點和方向而置釘。劉亞軍等[30]報道的145枚螺釘置入準確率為91.7%，它比傳統手法置釘安全性有所提高，但為了確定進釘點和方向需多次透視、攝X線片，耗時較多，射線輻射量較大，延長了手術時間。

3.2 計算機CT導航系統置釘法[31]

其系統組成包含硬件和軟件兩部分，硬件主要為成像設備、導航定位工具和計算機工作站等，軟件的核心部分包括圖像處理，匹配和操作系統等。計算機工作站根據術前收集到的患者影像學資料進行圖像融合、分析，然后進行注冊解剖學標志，術中把動態參考架固定到患者的骨骼上，計算機通過紅外線接收動態參考架內紅外線二極管發出的信號，算出動態參考架與軀體的相對位置，然后通過程序形成手術中的虛擬圖像，定位系統在虛擬圖像上追蹤手術器械，實時圖像顯示，指導手術進行。Richter等[32]回顧性研究了傳統手法置釘與使用計算機CT導航系統置釘準確性的差異，結果使用傳統手法置釘93枚，其中8枚（8.6%）穿破椎弓根皮質，而用計算機導航置釘167枚中只有5枚（3.0%）穿破皮質，表明計算機導航系統置釘可提高置釘準確率。另外田偉等[29]對計算機導航系統和C型臂X線機透視引導頸椎椎弓根螺釘置釘做了對比研究，結果C型臂X線機準確率為91.7%，而三維導航系統是97.9%，明顯高于前者。

計算機CT導航系統置釘能夠更好的計劃手術和模擬手術步驟，提高手術的準確性，減少術中放射線輻射劑量。不足的是，術中一旦系統出現故障則不能繼續使用。患者CT資料只能術前獲取，如術中體位變化，則虛擬三維圖像不能真實反映三維關系，有誤導術者的可能。術中鉆探椎弓根通道，當頸椎活動度較大時，可能導致準確性降低。另外，術前CT三維重建與術中患者骨解剖結構之間的配準精度較低，解剖標記匹配時間長，實時性差，手術時間延長，降低了醫生使用的積極性，影響其臨床應用[33]。

3.3 術中CT[34]

在手術室安裝專用的CT設備為手術進行即時導航，可簡化注冊程序，消除術中因體位變化導致的干擾，更真實反映患者頸椎解剖關系。其缺點是需要在手術室專門配備CT設備、特制手術床等，較其它導航系統使用費用高，基層醫院難以開展，且術中采集圖像時射線輻射較大。根據Steudel等[34]報道，159枚椎弓根螺釘中18枚螺釘突破皮質，椎弓根內置入率為89%。

3.4 ISO-C3D系統[35]

基于C型臂X線機的三維成像技術原理，術中三維影像數據由電動C型臂X線機在術中即時采集，可自動連續旋轉190°，采集100幅數字點片圖像，并重建三維圖像，傳輸至導航系統，進行注冊，導航置釘。田偉等[35]對比研究了CT計算機導航與ISO-C3D系統置釘的準確性，其中CT導航組共571枚螺釘，未穿破皮質485枚（84.9%）；而ISO-C3D系統共置釘142枚，未穿破皮質136枚（95.8%），ISO-C3D系統精確度明顯高于CT三維導航。

ISO-C3D系統在圖像采集時節省了計算機CT導航的繁瑣匹配過程而省時，可實時采集術中影像數據，避免由于體位改變或者漂移現象所產生的誤差，提高精度，簡化手術，縮短時間，避免過多暴露椎旁組織，減少手術創傷及失血量，利于患者術后康復，其缺點是需要另外一個切口安放動態參考裝置，且采集圖像時可能產生偽影，影響圖像質量，成像質量比CT差，掃描容積小，難以精確、完整的反映復雜解剖關系，如果需要得到更多骨骼信息，則需要增加射線量和暴露時間。置釘時需要控制呼吸以減少椎體術中移動帶來的誤差。

4 展望

頸椎椎弓根置釘是高風險手術，從發展歷程中的完全手法置釘、器械輔助置釘到模板、模塊和計算機導航置釘，利用高科技來提高置釘準確性，降低手術風險，是唯一可行的，是頸椎椎弓根螺釘技術安全開展與普及的保障。

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